پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی

مقدمه و هدف: از دلایل مهم و تاثیرگذار بر بهبود کمیت و کیفیت محصول گیاهان، تغذیه آنها بوده، و خاک تامین کننده بیشتر عناصر مغذی مورد نیاز گیاه است. علاوه بر عناصر مغذی؛ پارامترهای هدایت الکتریکی، اسیدیته و شوری خاک از علل مهم دخیل در حاصلخیزی خاک هر منطقه‌ای می‌باشند. جنس شکر تیغال (Echinops) متعلق به خانواده  Asteraceaeاست که معمولا در زیستگاه‌هایی با نور زیاد، مقداری رطوبت، نواحی نیمه گرمسیری و انواع مختلفی از خاک‌ها رویش دارند. این گیاهان خودرو بوده و  از نظر شیمیایی و ترکیبات آن بسیار حائز اهمیت می‌باشد و دارای ارزش‌های اقتصادی، کاربرد دارویی و کاربردهایی در صنایع کشاورزی و پزشکی هستند. در پژوهش حاضر به بررسی تاثیر برخی شرایط محیطی و ارتباط آنها با میزان متابولیت‌های ثانویه و فعالیت آنتی‌اکسیدانی عصاره گیاه شکرتیغال در سه رویشگاه طبیعی در غرب ایران پرداخته شد.

مواد و روش‌ها: بخش‌های هوایی گیاه شکرتیغال، شامل شاخساره و گل‌آذین، به همراه خاک اطراف ریشه گیاه از سه ایستگاه واقع در اسلام آباد (استان کرمانشاه)، و مانشت-قلارنگ و کبیرکوه (استان ایلام) بصورت تصادفی جمع آوری شد. اطلاعات هر ایستگاه شامل نام ایستگاه، مختصات جغرافیایی (طول و عرض جغرافیایی)، ارتفاع از سطح دریا و سایر ویژگی‌ها ثبت گردید. بخش‌های هوایی گیاه در سایه و دمای اتاق خشک و از آنها پودر تهیه گردید. پس از تهیه عصاره متانولی از شاخساره و گل‌آذین، میزان فنول و فلاونوئید کل به ترتیب با روش‌های فولین-سیوکالتیو و روش رنگ‌سنجی آلومینیوم کلرید؛ و ارزیابی ظرفیت ضد‌اکسیدانی از طریق مهار رادیکال آزاد DPPH صورت گرفت. نمونه‌برداری خاک از لایه سطحی صفر تا عمق 30 سانتی‌متری اطراف ریشه گیاهان انجام شد. میزان هدایت الکتریکی خاک با دستگاه EC متر، اسیدیته با استفاده از دستگاه pH متر، و برای سنجش میزان عناصر مغذی گیاه از محلول تیزاب سلطانی (مخلوط اسید نیتریک و اسید کلردریک) انجام گرفت. از نرم افزار SPSS برای انجام آنالیزهای آماری استفاده شد. مقایسه میانگین داده‌ها با استفاده از آزمون چند دامنه‌ای دانکن در سطح احتمال  5% انجام شد.

یافته‌ها: نتایج نشان داد کمترین میزان هدایت الکتریکی خاک در ایستگاه کبیرکوه (13/3 دسی‌زیمنس بر متر) و بیشترین مقدار در ایستگاه مانشت-قلارنگ (26/3 دسی‌زیمنس بر متر) بود. اسیدیته (pH) خاک بین 28/7 در ایستگاه کبیرکوه تا 81/7  در ایستگاه اسلام آباد غرب متغیر بود. میزان فسفر در ایستگاه کبیرکوه با مقدار 55/8 در مقیاس ppm بیشتر از دو ایستگاه مانشت-قلارنگ و اسلام آباد بود. مقدار عناصر کلسیم و منیزیم با مقادیر 1301 و 1/98 در ایستگاه کبیرکوه بالاتر از دو ایستگاه دیگر بود. عنصر سدیم در خاک ایستگاه مانشت-قلارنگ با مقدار 69/11 دارای بالاترین مقدار و  ایستگاه کبیرکوه با مقدار 8/7 دارای کمترین مقدار بودند.  ایستگاه کبیرکوه دارای بالاترین مقدار عنصر نیتروژن (74 ppm) بود و پس از آن، ایستگاه اسلام آباد با مقدار 56 و مانشت-قلارنگ با مقدار 53 قرار داشتند. بیشترین محتوای فنول و فلاونوئید کل مربوط به بخش گل‌آذین در رویشگاه کبیرکوه (به ترتیب 21/0 ± 31/1 و 12/0 ± 61/0 میلی‌گرم بر گرم وزن خشک)، و کمترین میزان مربوط به شاخساره در رویشگاه مانشت-قلارنگ بود. بین میانگین‌های فنول و فلاونوئید کل عصاره‌های به دست آمده از دو بخش شاخساره و گل‌آذین گیاه و نیز بین رویشگاه‌های کبیرکوه و اسلام آباد با رویشگاه مانشت-قلارنگ اختلاف معنی‌داری وجود داشت (05/0>P). پایین‌ترین میزان IC₅₀  (یعنی بالاترین میزان فعالیت آنتی‌اکسیدانی) مربوط به بخش گل‌آذین گیاه از رویشگاه کبیرکوه  به میزان 21/0 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر  بود. بالاترین مقدار IC₅₀ که دلالت بر  فعالیت آنتی‌اکسیدانی کمتر دارد مختص به بخش شاخساره گیاه در رویشگاه مانشت-قلارنگ به میزان 41/0 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر بود.

نتیجه‌گیری: از آنجا که گیاهان همیشه در معرض تنش‌های محیطی پیرامون خود قرار دارند، دارای ترکیبات شیمیایی متنوعی، بعنوان ضداکسیدان‌های با ساختار و عملکرد مختلف، هستند. نتایج نشان داد بخش گل‌آذین گیاه در منطقه کبیرکوه دارای بالاترین میزان فنول و فلاونوئید کل، و فعالیت آنتی‌اکسیدانی (مقدار IC₅₀ پایین‌تر) می باشد. رویشگاه کبیرکوه به دلیل ارتفاع از سطح دریای پایین‌تر، میزان بارش کمتر و دمای محیطی بالاتر می‌تواند، نسبت به دو رویشگاه دیگر، محیط مناسب‌تری برای این گیاه باشد. محیط زندگی و اقلیم در مناطق مختلف دارای اثر معنی‌داری بر محتوای ترکیبات زیست‌فعال و فعالیت آن‌ها است. سنتز متابولیت‌های ثانویه در گیاهان متاثر از علل محیطی و ژنی است و به نظر می‌رسد که عوامل ژنتیکی تاٌثیر قوی‌تری نسبت به علل محیطی داشته باشند. رویشگاه کبیرکوه دارای مقدار pH و هدایت الکتریکی پایین‌تری نسبت به دو رویشگاه اسلام آباد غرب و مانشت-قلارنگ بود. میزان عناصر مغذی مثل کلسیم، فسفر، منیزیم و نیتروژن در رویشگاه کبیرکوه، و میزان سدیم در رویشگاه مانشت-قلارنگ دارای میزان بالاتری بودند. بین سنتز متابولیت‌های ثانویه و میزان فعالیت آنتی‌اکسیدانی با اسیدیته، هدایت الکتریکی و میزان عنصر سدیم رابطه معکوس، و بین سایر عناصر مغذی رابطه مستقیمی وجود دارد. مقدار برخی عناصر غذایی مثل فسفر، کلسیم، نیتروژن و پتاسیم که در خاک وجود دارند در سنتز متابولیت‌های ثانویه و ترکیبات موثره گیاه، و نیز رشد و نمو گیاه جزوه عوامل تعیین کننده می‌باشند. در کنار این عوامل، pH یا اسیدیته خاک به علت اثر بر جذب عناصر غذایی خاک، یک علت مهم دیگر در ساخت ترکیبات موثره گیاه می‌باشد.